一套智能康养系统是怎么练成的

您说人一上了岁数最怕什么怕腿脚不听使唤怕身子骨越来越僵怕摔一跤就起不来。所以现在好多老人都知道要练练八段锦练太极拳活动活动筋骨。可练归练练得对不对好不好有没有伤着没人告诉您。去康复医院请教练花钱不说来回折腾也够呛。要是能在家对着电视或手机就有个“电子教练”盯着您动作歪了它喊一嗓子心跳快了它提醒一句那该多好。这事儿我们琢磨了好一阵子。还真就捣鼓出这么一套东西——用电脑和摄像头代替人的眼睛和脑子帮老人做康复训练。您别一听“人工智能”“深度学习”就犯怵我把里面的门道拆开了揉碎了像讲故事一样说给您听。一、老问题新法子咱们先说说难处。中国现在六十岁以上的老人三个多亿比整个美国人口还多。可康复治疗师一共才几万人一个萝卜一个坑坑少萝卜多。请人上门指导一次几百块一个月下来退休金搭进去大半。更麻烦的是好多老人自己在家练练得满头大汗其实胳膊该抬到九十度他只抬了六十度腰还拧着劲儿日久天长反倒伤了关节。我们想能不能让电脑学会“看”人就像老裁缝看徒弟做活儿哪儿针脚不齐一眼就挑出来。电脑比人强的地方是它不知疲倦盯您一个小时也不眨眼它还比人公平不会因为跟您熟就放水。于是就有了这个念头给电脑装上“眼睛”和“脑子”再连上一个“小护士”——就是那种戴在手腕上、能测心率的蓝牙小设备。三样一凑一个不拿工资、不嫌麻烦、还特认真的电子康复教练就这么上岗了。二、电脑的眼睛——怎么“看”见您电脑没有真眼睛它只有一个摄像头像一只电子蜻蜓悬在对面把您的一举一动都拍下来。可拍下来的只是一堆花花绿绿的像素它得从里头认出哪块是肩膀哪块是手肘哪块是膝盖。这事儿搁几年前难比登天可现在有了一套叫MediaPipe的“法宝”它就像给电脑戴上了一副透视镜。这透视镜能在您的身体上点出三十三个小亮点好比裁缝在布料上画粉笔标记——肩膀俩点胳膊肘俩点手腕俩点胯骨、膝盖、脚踝一个不落。这些小点连起来就成了一个火柴棍儿似的人形骨架。您一动骨架也跟着动电脑就盯着这副骨架不看脸不看衣服只看骨架的形态和角度。您说这跟教练看您有啥区别教练也是看您胳膊腿的位置只不过教练用的是人眼用的是几十年的经验电脑用的是摄像头用的是数学公式。经验这东西没法传给第二个人可数学公式能复制一万台电脑装上同一套算法就成了一万个教练。三、电脑的记性——怎么“认得”您做的啥动作光能看见还不行还得认得出您在做什么。是“两手托天”还是“左右开弓”是“野马分鬃”还是“白鹤亮翅”这些动作看着不一样可每个动作都有它自己的“节奏”——胳膊什么时候起腿什么时候弯重心怎么移都是一串时间上的变化。我们就给电脑装了一个“记性好”的模块叫LSTM。您别管它英文什么意思您就把它当成一个能记住前因后果的老会计。它不光看您这一秒的姿势还要看前三秒、前五秒的变化轨迹。比如“两手托天”这个动作掌心朝上从腹前慢慢托到头顶中间经过胸前时有一个翻掌的细节这个细节只有连着看才能抓住。为了让这个老会计学会辨认我们先请了十几位练八段锦练得好的人把每个标准动作录了十几遍一共攒了三万多幅画面都喂给电脑。就像教小孩认苹果——给他看一百个不同的苹果红的绿的带把的他就记住了。电脑看了几千遍“两手托天”几千遍“左右开弓”慢慢地它就摸出了门道只要是“两手托天”肩肘角度的变化曲线就有那么一个共同的凹坑只要是“左右开弓”手臂伸展的节奏就有那么一个特殊的峰值。后来一试您随便做一遍它猜您做的是哪个动作十次能猜对九次多。这水平不比一个初级的康复教练差。四、电脑的公正——怎么“评”您动作好不好认出了动作只是第一步。关键是您做得标不标准差在哪儿这就像书法老师看您写了个“永”字不光要认出这是个“永”字还要说哪一撇不够长哪一捺没顿笔。我们用的法子叫DTW说起来也简单。我们先把刚才那些标准动作挑出最好的几个合成一个“模范生”模板——就像一个字帖。然后把您刚才做的动作也录下来跟字帖比对。比对的时候有个麻烦您做动作的快慢跟模板不一样。模板两秒钟做完您可能用了三秒中间还停了一下。要是硬碰硬地逐帧比对那就对不上——您做到第三秒的时候模板已经做完了。这就像让两个跑步的人对齐脚步一个高个子步幅大一个矮个子步频快您非得让他们每一步都踩在同一时刻不现实。DTW这个法子好就好在它能把两个序列“揉”着对齐您快的地方它拉伸一下您慢的地方它压缩一下然后看整体重合度有多高。重合度越高说明您做得越标准。我们把这个重合度换算成一个百分制分数六十分以下就是“得回炉重练”六十到八十是“还行有进步空间”八十以上是“优秀继续保持”。不光给总分它还告诉您哪个时段出了问题——是起手的时候手臂夹得太紧还是转身的时候腰没转到位。这个反馈比一个普通教练干巴巴地说“认真点”要具体得多。有个老大爷练“摇头摆尾”那一式老是摇头过了头尾巴却没摆起来。系统给他标出来他照着改了两天分数从六十二分提到了八十一分。他说“原来我瞎练了俩月还不如这机器盯我两天。”五、电脑的小护士——怎么“护”着您光顾着练忘了命可不行。老年人最怕运动时心脏受不了血压忽高忽低。所以我们又给系统配了一个“随身小护士”——一个蓝牙手环或腕带戴在手腕上能测心率、血氧和血压。这个小护士跟电脑连着您一开练它就每隔几秒报一次数。心率太高了比如超过一百四十它就在屏幕上闪红灯还播报一句“您慢点儿歇口气”血氧掉到百分之九十三以下它也提醒。所有数据都存下来哪天不舒服了能翻出记录给医生看这可比自己瞎记靠谱多了。您说这不就是个电子血压计嘛不全是。它能跟您的动作结合起来看——比如您做“攥拳怒目”这个动作时心率和血压会自然升高这是正常的但如果您做“两手攀足”时血压猛降那就可能是低头太猛有风险。教练会提醒您“头别低过腰”这机器也能学会这个规律因为它把动作和生理数据配在一起分析。六、用起来怎么样我们找了五十位六十岁以上的老人家让他们在家试用了两周。大部分人都说头一天觉得别扭对着个屏幕比划像跟机器人说话。可练了两三次就习惯了因为反馈来得快——您做对了屏幕上弹出个小太阳您做错了立刻有文字提示“左臂再抬高一点”。比等儿女下班回来提醒强多了。有个阿姨说“我女儿给我买过好多健身视频我跟着做也不知道对不对做着做着就没劲了。这个不一样它老夸我偶尔批评我像有个真人在旁边唠唠叨叨反而有劲儿了。”两周后我们问大家满不满意。百分之八十九的人觉得动作认得很准百分之八十五觉得评分挺公道百分之九十二说操作不费劲。整体满意度百分之八十八。这成绩我们挺知足的。当然也有毛病。少数老人觉得摄像头盯着不自在像被监视还有的嫌蓝牙连接有时断鼓捣半天。这些我们还在改争取做得更像“老朋友”而不是“监工”。七、往后还能怎么好眼下这套系统还只能认十来个动作主要是八段锦和太极拳的基础式跟一个康复教练会的几十上百种比还差得远。另外它现在主要待在电脑网页上手机用起来还不那么顺溜。我们接下来想做三件事一是把动作库做大把更多适合老人的康复动作加进去比如肩周炎缓解操、膝关节养护动作都让电脑学会。二是给它装上“心眼”——也就是说不光看您这次动作标不标准还能记住您前几天练得怎么样今天状态是进步了还是退步了自动给您调整训练强度。今天胳膊酸了就少做几个抬手动作今天精神好就多练几遍难的动作。三是把社区连起来。老人们在各自家里练但可以在手机上看到邻居练了多久得了多少分互相点赞、互相鼓劲。练康复不应该是孤单的事有人一起才有热乎劲儿。八、说句心里话咱们搞这玩意儿不是想用机器替代人的温情也不是让老人对着冷冰冰的屏幕。只是因为好教练太少好机会太贵好多老人想练却没人引路像进了迷宫瞎转悠。如果一段代码、一个摄像头能帮他们找到正确的方向少走弯路少受伤害那这代码就有了温度这摄像头就有了人情味。说到底技术再玄乎最后还得落到“人”上——落到一位大爷做完一套动作后能自己笑着泡壶茶稳稳当当地坐下落到一位大妈看着屏幕上的分数从六十五涨到八十五心里踏实了觉着自己还行没老透。这就够了。您说是吧